CH551670A - Schaltungsanordnung zur uebertragung digitaler signale ueber eine leitung. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung digitaler Signale über eine Leitung mit einer über ein Anpassungsglied an den Leitungseingang angeschlossenen Signalquelle.



   Eine verzerrungsfreie Nachrichtenübertragung setzt voraus, dass alle Teilschwingungen eines   Nachrichtensignales    auf dem Übertragungsweg gleich behandelt werden. Dies bedeutet, dass die Dämpfung und die Phasenlaufzeit im gesamten Frequenzbereich konstant sein muss. Leitungen erfüllen diese Anforderungen nicht oder nur für eine bestimmte Frequenz.



   Bei der Übertragung digitaler Signale über eine Leitung kommt es in vielen Fällen darauf an, dass die Breite der übertragenen Impulse nicht verfälscht wird. Eine gewisse Verformung der Impulse auf dem Übertragungsweg ist dann nur in dem Masse zugelassen, dass am Ende der Leitung die ursprünglichen Impulsbreiten mit Hilfe von Entzerrer Schaltungen wieder hergestellt werden können.



   Wenn in eine Leitung ein Signal eingespeist wird, das eine Gleichspannungskomponente aufweist, so zeigt die Leitung ein Gleichspannungsaufladeverhalten. Dies wirkt sich derart aus, dass die in die Leitung eingespeisten Impulse je nach ihrer Länge und ihrer Lage innerhalb einer Impulsserie einen unterschiedlichen Gleichspannungshub erhalten. Wenn die am Leitungsende eintreffenden Impulse mit Hilfe eines bei einem bestimmten Schwellenwert ansprechenden elektronischen Schalters entzerrt werden, so ergeben sich gegenüber den in die Leitungen eingespeisten Impulsen entsprechend dem Gleichspannungshub verlängerte oder verkürzte Impulse. Der Einsatz eines solchen Schalters zur Entzerrung war deshalb bisher nur begrenzt möglich.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine möglichst verzerrungsfreie Übertragung digitaler Signale über eine Leitung und die Wiederherstellung der ursprünglichen Impulslänge am Leitungsende mittels eines auf einen bestimmten Schwellenwert ansprechenden Schalters gestattet.



   Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Signalquelle an den Eingang eines Kompensators angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem Leitungseingang verbunden ist und welcher Kompensator solche Eigenschaften aufweist, dass er eine der Gleichspannungsaufladung der Leitung entgegengerichtete Kompensationsspannung erzeugt.



   Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.



   Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Übertragung digitaler Signale,
Fig. 2 Impulsdiagramme und
Fig. 3 und 4 zwei Varianten eines Schaltungsdetails.



   In der Fig. 1 bedeutet   Us    eine Signalquelle, die über ein Anpassungsglied 1 an den Eingang 2 einer Leitung 3 angeschlossen ist. Die Leitung 3 ist beispielsweise ein Koaxialkabel, das eingangsseitig mit einem Widerstand 4 und ausgangsseitig mit einem Widerstand 5 abgeschlossen ist.



   Das Anpassungsglied 1 weist eingangsseitig einen Inverter 6 mit offenem Kollektor auf, der über einen Kollektorwiderstand 7 eine Konstantstromquelle 8 steuert. Diese Konstantstromquelle weist einen Transistor auf, der über einen Emitterwiderstand 10 aus einer Spannungsquelle   +Ug    gespeist ist und mit seinem Kollektor an den Leitungseingang 2 angeschlossen ist.



   Die Signalquelle   Us    ist auch an den Steuereingang 11 eines Kompensators 12 geschaltet, dessen Ausgang 13 mit dem Leitungseingang 2 verbunden ist. Der Kompensator 12 besitzt eingangsseitig zwei hintereinandergeschaltete Inverter 14, 15 mit offenem Kollektor. Kollektorwiderstände 16, 17 der Inverter 14, 15 sind an die Spannungsquelle +UB angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Inverters 15 steuert eine durch den Widerstand 17 und einen Transistor 18 gebildete Konstant stromquelle 19. Diese speist einen Funktionsgeber 20, dessen Funktion dem Gleichspannungsaufladeverhalten der Leitung 3 angepasst ist. Der Funktionsgeber 20 ist vorzugsweise ein Zweipol, wobei der durch ihn fliessenden Strom das Eingangssignal und die Spannung das Ausgangssignal des Funktionsgebers darstellt. Das Ausgangssignal steuert eine Konstantstromquelle 21.

  Diese besteht aus einem Transistor 22 der über einen Emitterwiderstand 23 aus einer Spannungsquelle   - UB    gespeist wird und mit seinem Kollektor an den Leitungseingang 2 angeschlossen ist.



   Im folgenden wird die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung anhand der in der Fig. 2 gezeigten Impulsdiagramme erläutert.



   In der Fig. 2a ist als Beispiel der zeitliche Verlauf der von der Signalquelle   Us    abgegebenen digitalen Signale dargestellt.



  Bei jedem Impuls wird der Transistor 9 der Konstantstromquelle 8 leitend. Die Konstantstromquelle 8 gibt somit während der Dauer jedes Spannungsimpulses   Us    einen konstanten Strom   Is    an den Leitungseingang 2 ab. Dadurch entsteht gemäss der Fig. 2b am Widerstand 4 eine Spannungskomponente   UES,    die sich aus der zu übertragenden Impulsspannung mit der Amplitude Is   -   R (R bedeutet die Impedanz des Widerstandes 4) und aus dem durch die Gleichspannungsaufladung der Leitung 3 bedingten störenden Gleichspannungshub   UG    zusammensetzt.



   Ohne den Kompensator 12 würde über die Leitung 3 nur die Spannungskomponente UES übertragen. Bei der Entzerrung des am Leitungsausgang verzerrt erscheinenden Abbildes dieses Signals mit Hilfe eines Schwellenschalters könnte als Folge des Gleichspannungshubes die ursprüngliche Breite der einzelnen Impulse nicht mehr reproduziert werden.



   Der Kompensator 12 entzieht dem Leitungseingang 2 einen Kompensationsstrom   IK,    wodurch am Widerstand 4 entsprechend der Fig. 2c eine der Spannungskomponente   UES    überlagerte Kompensationsspannung UEK entsteht, die der Gleichspannungsaufladung der Leitung 3 entgegengerichtet ist. Als Summe UE der Teilspannungen   UFS    und UEK ergibt sich gemäss der Fig. 2d am Leitungseingang 2 ein Signal, das demjenigen der Signalquelle Us entspricht und durch keinen Gleichspannungshub verfälscht ist.



   Der Kompensator 12 arbeitet im einzelnen wie folgt: Die von der Signalquelle   Us    abgegebenen Impulse durchlaufen die Inverter 14 und 15. Der Inverter 14 dient zur Signalumkehrung und der Inverter 15 zur Steuerung der Konstantstromquelle 19.



  Während jedem Impuls gibt die Konstantstromquelle 19 einen konstanten Strom an den Funktionsgeber 20 ab. Dieser erzeugt eine Ausgangsspannung, deren zeitlicher Verlauf der Gleichspannungsaufladung der Leitung 3 entspricht. Die Ausgangsspannung des Funktionsgebers 20 steuert die Konstantstromquelle 21, die dem Leitungseingang 2 einen dieser Spannung proportionalen Kompensationsstrom IK entzieht.



   Das Gleichspannungsaufladeverhalten der jeweils verwendeten Leitung 3 und somit die für eine ideale Kompensation erforderliche Funktion des Funktionsgebers 20 kann leicht experimentell ermittelt werden. In vielen Fällen, insbesondere bei verhältnismässig langen Koaxialkabeln, verläuft die Gleichspannungsaufladung im wesentlichen nach einer Exponentialfunktion, so dass als Funktionsgeber 20 gemäss der Fig. 3 ein aus einem Widerstand 24 und einem diesem parallel geschalteten Kondensator 25 bestehendes RC-Glied eingesetzt werden kann.

  

   Bei kurzen Kabeln folgt die Gleichspannungsaufladung einer abgebrochenen Exponentialfunktion. In diesem Fall kann als Funktionsgeber 20 entsprechend der Fig. 4 ein RC-Glied 24, 25 verwendet werden, dem eine Zenerdiode 26 prallel geschaltet ist. Die Zenerdiode 26 begrenzt die Ausgangs spannung des Funktionsgebers und damit auch den Kompensa tionsstrom   IK,    sobald sie einen vorbestimmten Wert erreicht hat.  



   Die beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht mit einfachen Mitteln eine impulsbreitengetreue Signalübertragung. Durch die Stromeinspeisung der zu übertragenden Impulse und der die Gleichspannungsaufladung kompensierenden Grösse in den Widerstand 4 ergibt sich ein idealer Leitungsabschluss. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Schaltungsanordnung zur Übertragung digitaler Signale über eine Leitung mit einer über ein Anpassungsglied (1) an den Leitungseingang angeschlossenen Signalquelle (Us), dadurch gekennzeichnet, dass die Signalquelle (Us) an den Steuereingang (11) eines Kompensators (12) angeschlossen ist, dessen Ausgang (13) mit dem Leitungseingang (2) verbunden ist und welcher Kompensator solche Eigenschaften aufweist, dass er eine der Gleichspannungsaufladung der Leitung (3) entgegengerichtete Kompensationsspannung (UEK) erzeugt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (12) einen Funktionsgeber (20) mit einer dem Gleichspannungsaufladeverhalten der Leitung (3) angepassten Funktion aufweist.

   2. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgeber (20) ein Zweipol ist, dessen ihn durchfliessender Strom das Eingangssignal und dessen Spannung das Ausgangssignal des Funktionsgebers darstellt.

   3. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgeber (20) ein RC-Glied (24, 25) ist.

   4. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem RC-Glied (24, 25) eine Zenerdiode (26) parallel geschaltet ist.

   5. Schaltungsanordnung nach einem der Unteransprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Signalquelle (Us) und den Funktionsgeber (20) eine diesen speisende Konstantstromquelle (19) eingeschaltet ist und der Funktionsgeber (20) so geschaltet und ausgestaltet ist, dass seine Ausgangsspannung eine weitere, an den Leitungseingang (2) angeschlossene Konstantstromquelle (21) steuert.

   6. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassungsglied (1) eine von der Signalquelle (U5) gesteuerte, an den Leitungseingang (2) angeschlossene Konstantstromquelle (8) aufweist.